Question

【題目】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：

（1）請寫出上述實驗中可以加快氫氣生成速率的反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________；

（2）實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與實驗中CuSO4溶液起相似作用的是________；

（3）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_________________ (任答兩種)；

（4）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

實驗 混合溶液	A	B	C	D	E	F
4mol/L H2SO4/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
飽和CuSO4溶液 /mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O /mL	V7	V8	V9	V10	10	0

①請完成此實驗設(shè)計，其中：V1= ，V6= ，V9= span> ；

②反應(yīng)一段時間后，實驗A中的金屬呈 色，實驗E中的金屬呈 色；

③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因 。

Answer 1

【答案】（1）Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

（2）Ag2SO4

（3）升高反應(yīng)溫度，適當(dāng)增加硫酸的濃度，增加鋅粒的表面積(答兩個)。

（4）①V1=30 V6=10 V9=17.5 ②灰黑色，暗紅色。 ③當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)銅會沉積在Zn的表面降低了Zn與溶液接觸的表面。

【解析】

試題分析：（1）用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，加入少量硫酸銅溶液，由于物質(zhì)的氧化性：Cu2+>H+，所以首先會發(fā)生反應(yīng)：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu ，然后發(fā)生反應(yīng)：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；置換出來的銅與鋅及硫酸會構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極導(dǎo)致氫氣生成速率加快；（2）實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與實驗中CuSO4溶液起相似作用的是金屬活動性小于Zn的鹽溶液，根據(jù)金屬活動性順序表可知應(yīng)該是Ag2SO4；（3）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可知，還可采取的措施有升高反應(yīng)溫度，適當(dāng)增加硫酸的濃度，增加鋅粒的表面積等；（4）①要對比試驗效果，那么除了反應(yīng)的物質(zhì)的量不一樣以外，要保證其它條件相同，而且是探究硫酸銅量的影響，那么每組硫酸的量要保持相同，六組反應(yīng)的總體積也應(yīng)該相同，A組中硫酸為30ml，那么其它組硫酸量也都為30ml，而硫酸銅溶液和水的總量應(yīng)相同，F(xiàn)組中硫酸銅20ml，水為0，V1=30mL，那么總量為50ml， V6=10ml， V9=50ml-30mL-2.5mL=17.5mL；②反應(yīng)一段時間后，實驗A中金屬鋅由于發(fā)生反應(yīng)，表面不致密、光滑，使的金屬呈灰黑色，實驗E中的產(chǎn)生的Cu附著在Zn表面，使金屬呈暗紅色；③通過實驗會發(fā)現(xiàn)：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，由于產(chǎn)生的大量的銅在Zn表面附著，使Zn與溶液接觸的表面減小，導(dǎo)致生成氫氣的速率反而會下降。